W 14043 Examensarbete 30 hp November 2014 Inventory of hydrological measurements in Sweden Inventering av hydrologiska mätningar i Sverige Ida Enjebo ABSTRACT Inventory of hydrological measurements in Sweden Ida Enjebo This thesis aimed to study how different actors perform hydrological observations in Sweden. Target groups for the study were institutions that regularly measure water stage and river discharge, including water councils, water- and wastewater departments in municipalities, water authorities and hydropower companies. After the identification of the different actors, the study investigated how, where and why they perform hydrological observations as well as the way actors perceive the accuracy of these measurements. Information was collected through interviews and the development of a number of questionnaires. A total of 447 actors were contacted and 260 replied. The majority of them, 209, answered that they do not perform any hydrological measurements while the remaining 51 answered that they measure water stage. One of the main reasons for measuring is that many actors are facing water-rights court ruling. There were also several actors that stated that they perform hydrological measurements to make sure that the water body where water from wastewater treatment plants and storm water is emitted has sufficient water stage for environmental concerns. The hydropower companies replied that they, in addition to maintaining a water-rights court ruling, used water stage data to control the functioning of the plant. They also calculate river discharge based on production, floodgate position and stage. There were also seven municipalities, which stated that they had implemented a flood- monitoring model and that water stage data were used as input to the model. These municipalities and two other actors stated that they measure discharge or use a stage- discharge relationship (rating curve) to derive discharge data. However, in some cases, control measurements were lacking. Most actors used pressure sensors to measure stage. Their perceived levels of accuracy varied from ± 1 mm to ± 5 cm. Only five actors stated that they level their instruments regularly, which is a precondition for maintaining a correct data series. The results are useful for SMHI’s continued review of their hydrological network, although continued attempts to receive answers from all contacted actors would provide a more complete overview of hydrological observations. A study that thoroughly investigates how actors perceive the accuracy of their measurements would also give further knowledge in this field. Keywords: Hydrological observations, water stage, river discharge, accuracy Department of Earth Sciences, Uppsala University, Villavägen 16, SE-752 36 Uppsala, Sweden i REFERAT Inventering av hydrologiska mätningar i Sverige Ida Enjebo Examensarbetet syftade till att undersöka hur olika aktörer genomför hydrologiska mätningar i Sverige. Målgrupper för studien var aktörer vars verksamhet innefattar mätningar av vattenföring och vattenstånd. De målgrupper som identifierades var vattenråd, kommunala VA-avdelningar, vattenmyndigheter och vattenkraftbolag. När aktörerna identifierats undersöktes hur, var och varför aktörerna mäter samt hur de uppfattar noggrannheter i sina mätningar. Informationen samlades in genom frågeformulär och intervjuer. Totalt kontaktades 447 aktörer varav 260 svarade på frågorna som ställdes. Majoriteten, 209 aktörer svarade att de inte utför några hydrologiska mätningar medan resterande svarande att de mäter vattenstånd. Den anledning som flest aktörer gav till att de mäter var att de har en vattendom. Det var även flera aktörer som mätte för att försäkra sig om att recipienter för dagvatten och avloppsreningsverk hade tillräckligt högt vattenstånd för utsläpp. Vattenkraftproducenterna svarade att de, utöver att de har vattendomar, använder vattenståndsdata för att reglera kraftverken. De beräknade också vattenföringen utifrån lucköppningsgrad, vattenstånd och producerad effekt. Det var även sju kommuner som svarade att de hade implementerat modeller för översvämningsövervakning och använde vattenståndsmätningar som indata i prognosmodellerna. Dessa kommuner och två ytterligare aktörer svarade att de mäter vattenföring eller använder avbördningskurvor men i flera fall är kontrollmätningar av vattenföringen bristande. De flesta aktörerna använde tryckgivare för att mäta vattenståndet och de gav noggrannhetsintervall mellan ± 1 mm och ± 5 cm. Endast fem aktörer uppgav att de avväger mätinstrumentet vilket är en förutsättning för att upprätthålla en korrekt mätserie. Resultaten är användbar information i SMHIs utvärdering av sitt nätverk av hydrologiska mätstationer, dock skulle fortsatta försök att få svar från samtliga kontaktade aktörer ge en mer heltäckande bild av hydrologiska mätningar utförda av de olika målgrupperna. Det vore även intressant med en studie som går djupare in på hur noggrannhet uppskattas och uppfattas av de olika aktörerna. Nyckelord: Hydrologiska mätningar, vattenstånd, vattenföring, noggrannhet Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet, Villavägen 16, SE-752 36 Uppsala, Sverige ii PREFACE This thesis is the final project of the Master Programme in Environmental and Water Engineering at Uppsala University. The project corresponds to 30 ECTS and has been conducted at the Swedish Hydrological and Meteorological Institute, SMHI. Supervisor at SMHI was Lena Eriksson Bram and subject reviewer was Giuliano Di Baldassarre at the Department of Earth Sciences, Uppsala University. I would like to thank Giuliano Di Baldassarre for the help and guidance he gave me with the report and through the thesis work and Lena Eriksson Bram for the feedback she gave me throughout the project. I would also like to thank Mikael Lennermark and Gustav Sandehed, hydrologists at SMHI, for the day of field work I got to experience. This project would not have been possible without all the employees at municipalities, hydropower companies, water authorities etc. who have taken time to answer my questions. Thank you all so much for your participation. Finally I would like to thank my dear friends and my family for supporting me through my ups and downs and double-computer-trouble, I don’t know what I would have done without you. And David, for being there when I needed you. Uppsala, September 2014 Ida Enjebo Copyright © Ida Enjebo and the Department of Earth Sciences, Uppsala University UPTEC W 14043 ISSN 1401-5765 Published digitally at the Department of Earth Sciences, Uppsala University, Uppsala, 2014 iii POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING Inventering av Hydrologiska mätningar i Sverige Ida Enjebo Vatten spelar många viktiga roller i våra liv; som livsnödvändigt livsmedel, som något vi använder i våra hushåll till tvätt, disk och städning, i industriprocesser, som källa till elproduktion, i jordbruket och som badplatser. Sverige har rik tillgång på färskvatten för att tillfredsställa samhällets och naturens behov. Viljan att dokumentera förändringar i våra vatten har funnits länge. Sedan 1700-talet har man mätt vattenstånd i de stora svenska sjöarna och i början av 1900-talet bildades det som senare skulle bli SMHI, Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut, som idag bland annat har i uppdrag att samla in data och ta fram prognoser för både väder och vattenflöden. SMHI har idag ett nätverk av drygt 300 mätstationer som kontinuerligt registrerar vattenytans läge i åar och älvar, det så kallade hydrologiska grundnätet. Att mäta vattenstånd är relativt enkelt och ett vanligt sätt är att helt enkelt läsa av en pegel, en sorts linjal, som är monterad på en lodrät yta i vattenkanten. För att vara säker på att pegelns läge inte förändras är det viktigt att veta hur pegeln förhåller sig, i höjdled, mot en fixpunkt i närheten; att man gör regelbundna avvägningar. Det finns också mätinstrument som automatiskt registrerar vattenståndet antingen på papper eller digitalt. Vid de flesta av SMHIs mätstationer registreras vattenståndet på papper som byts en gång i månaden. Ett annat vanligt sätt att mäta vattenståndet idag är med hjälp av tryckgivare; mätare som använder luft- och vattentryck för att få fram vattenståndet. Det är inte möjligt att vid mätstationerna också kontinuerligt mäta vattenföring, istället har man tagit fram samband mellan vattenstånd och vattenföring, så kallade avbördningskurvor. Det gör man genom att mäta flödet vid olika vattenstånd uppströms en bestämmande sektion, vilket är en plats i vattendraget där vattenståndet nedströms den bestämmande sektionen inte påverkar vattenståndet uppströms sektionen. En bestämmande sektion kan till exempel vara en byggd fördämning eller ett utlopp från en sjö. På SMHI har ett arbete med att se över det hydrologiska grundnätet påbörjats. I samband med det arbetet genomfördes den här studien där det har undersökts vilka andra aktörer som utför hydrologiska mätningar. Ifall SMHI i sin utvärdering kommer fram till att nätverket behöver utökas är det värdefullt att ha information om vilka andra aktörer som redan utför mätningar för att eventuellt kunna samarbeta. Det här projektet har därför syftat till att ta reda på vilka som mäter vad och var samt hur och varför mätningar sker och hur de som mäter uppfattar noggrannheten i sina mätningar. De målgrupper som valdes för studien var kommuner, vattenråd, vattenmyndigheter och vattenkraftbolag. Aktörerna kontaktades via epost med frågan ifall de genomför några iv hydrologiska mätningar, till exempel vattenstånd eller vattenföring.